Thạc Sĩ Tính toán tĩnh và tìm tần số dao động riêng của hệ lưới dây theo phương pháp nguyên lý Gauss

LUẬN VĂN THẠC SỸ KIẾN TRÚC
NĂM 2011

MỤC LỤC
Lời cảm ơn
Lời cam đoan
Mục lục Trang
Danh mục các ký hiệu v
Danh mục các bảng vii
Danh mục các hình vẽ vii
MỞ ĐẦU 1
NỘI DUNG
Chương I. Tổng quan về kết cấu lưới dây 3
1.1. Kết cấu dây, cấu tạo chung của kết cấu lưới dây 3
1.1.1. Kết cấu dây 3
1.1.2. Cấu tạo chung của mái treo 6
1.2. Một số phương pháp tính hệ lưới dây 13
1.2.1. Tính dây chịu tải bản thân 13
1.2.2. Công thức cơ bản của cáp 14
1.2.3. Phương pháp tính động lực học hệ lưới dây 17
1.3. Nhận xét về tính toán hệ dây 18
1.4. Phương pháp nguyên lý Gauss 19
1.5. Nội dung, đối tượng và phương pháp nghiên cứu đề tài 21
1.5.1. Nội dung nghiên cứu đề tài 21
1.5.2. Đối tượng nghiên cứu của đề tài 21
1.5.3. Phương pháp nghiên cứu của đề tài 21

Chương II. Xây dựng, giải bài toán tĩnh và tìm tần số dao động riêng của hệ lưới dây 22
2.1. Xây dựng và giải bài toán lưới dây chịu tải trọng tĩnh và nhiệt độ 22
2.1.1. Xây dựng bài toán 22
2.1.2. Giải bài toán 29
2.2. Xây dựng và giải bài toán tìm tần số dao động riêng của hệ lưới dây 34
2.2.1. Xây dựng bài toán 34
2.2.2. Giải bài toán 45

Chương III. Lập trình tính toán và ví dụ minh họa 48
3.1. Matlab và ngôn ngữ lập trình trong Matlab 48
3.1.1. Vài nét về Matlab 48
3.1.2. Trình tự lập trình tính toán bài toán tĩnh 50
3.1.3. Trình tự lập trình tính toán bài toán tìm tần số dao động riêng 53
3.2. Các ví dụ minh họa 56
3.2.1. Mái Hypa chịu tải trọng thẳng đứng 56
3.2.2. Mái Hypa chịu tải trọng bất kỳ 60
3.2.3. Dao động riêng của mái Hypa 65
3.3. Nhận xét 73

KẾT LUẬN 74
TÀI LIỆU THAM KHẢO 75
PHỤ LỤC 77

MỞ ĐẦU
* Lý do chọn đề tài:
Kết cấu dây là kết cấu trong đó các cấu kiện chịu lực cơ bản chỉ chịu kéo (lưới dây, dây cáp, dây xích, màng, .). Kết cấu dây được dùng rộng rãi trong các ngành xây dựng dân dụng và công nghiệp, cơ khí, mỏ, điện, để làm mái treo, cầu treo, dây chuyển tải, đường dây tải điện, dây căng trong công trình tháp trụ vô tuyến điện . Kết cấu dây là hình thức kết cấu có nhiều triển vọng do những ưu điểm: các cấu kiện chỉ chịu lực kéo nên có khả năng sử dụng vật liệu có cường độ chịu lực cao, có khối lượng nhẹ, có thể vượt qua được những khẩu độ rất lớn với giá thành rẻ, vận chuyển và lắp ráp dễ dàng, hình thức đa dạng và tạo hình dễ nên được sử dụng để sáng tạo ra những công trình kiến trúc hài hoà và thanh mảnh, . Nhưng kết cấu dây có nhược điểm là: có độ cứng nhỏ, có chuyển vị lớn dưới tác dụng của tải trọng cục bộ, có lực xô lớn nên phải xây dựng kết cấu neo (neo vào mố neo trong đất, neo vào dầm cứng, neo vào các vành cứng, .).
Ở nước ta việc áp dụng kết cấu dây nói chung và kết cấu lưới dây nói riêng trong các công trình dân dụng và công nghiệp còn nhiều mới lạ. Tuy nhiên thời gian gần dây chúng ta đã quan tâm nhiều hơn tới việc áp dụng kết cấu này trong lĩnh vực xây dựng, đặc biệt là đã rất thành công trong việc thiết kế và thi công xây dựng công trình cầu giao thông.
Kết cấu lưới dây là hệ phi tuyến hình học, do phải giả thiết dạng ban đầu của dây và dùng các phép toán đơn giản hoá khi tính chiều dài phân tố dây nên việc tìm kiếm lời giải chính xác còn hạn chế, các phương pháp tính toán cho đến nay đã được nhiều tác giả nghiên cứu cơ bản là gần đúng, hơn nữa một số bài toán lý thuyết cơ bản về tính toán tải trọng động còn chưa có, nên đã hình thành đề tài "Tính toán tĩnh và tần số dao động riêng của hệ lưới dây theo phương pháp nguyên lý Gauss".

* Mục đích nghiên cứu, nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài:
- Tìm hiểu các phương pháp giải bài toán kết cấu của hệ lưới dây chịu tải trọng tĩnh đã biết.
- Tìm hiểu nguyên lý Gauss và cách áp dụng để giải bài toán về dây mềm.
- Ứng dụng của phương pháp nguyên lý Gauss cho bài toán hệ lưới dây chịu tải trọng tĩnh và cách tìm tần số dao động riêng của hệ lưới dây theo phương pháp trên.

* Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:
- Đối tượng nghiên cứu là kết cấu lưới dây mềm dùng trong các công trình dân dụng và công nghiệp.
- Phạm vi nghiên cứu cho bài toán kết cấu tính toán tĩnh và tìm tần số dao động riêng của hệ lưới dây theo phương pháp nguyên lý Gauss.

* Nội dung nghiên cứu:
- Nghiên cứu lý thuyết các phương pháp và nguyên lý Gauss, xây dựng nên lý thuyết cho các phương pháp tính toán kết cấu lưới dây.
- Nghiên cứu, xây dựng và giải bài toán hệ lưới dây chịu tải trọng tĩnh và bài toán tìm trị riêng của hệ lưới dây.

* Hướng và kết quả nghiên cứu:
Nghiên cứu về hệ lưới dây mềm (phi tuyến hình học) cho các công trình dân dụng và công nghiệp.

* Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài:
Vận dụng bài toán lý thuyết của hệ lưới dây chịu tải trọng tĩnh và động từ đó áp dụng cho những công trình thực tiễn kết hợp với tiêu chuẩn tính toán cho từng loại công trình khác nhau.